宁夏中卫深井盆地中侏罗世地层沉积环境及其聚煤特征

顾建宁

（宁夏回族自治区煤田地质局，宁夏 银川 750011）

0 前言

深井盆地位于中卫市香山西麓,为一小型山间断陷盆地，呈一向北东倾伏单斜构造。深井盆地地理位置特殊，其西南宁夏与甘肃接壤，西北宁夏与内蒙古接壤过渡区，侏罗世地层发育,是新发现的侏罗纪地层赋存的又一地区之一。

深井盆地中侏罗世地层发育，为一新发现的含煤区，对其沉积环境及其聚煤特征的研究尚属空白，因此本文对中侏罗纪地层沉积环境及其聚煤特征进行了系统的研究。

1 深井盆地地质概况

1.1 地层

深井盆地位于北祁连造山带东部，地层区划属华北地层大区秦祁昆地层区祁连～北秦岭地层分区之宁夏南部地层小区.主要有下古生界寒武系、上古生界石炭系、二叠系、中生界侏罗系、新生界新近系、第四系。

中侏罗世地层为主要含煤地层，该组岩性由浅灰白、浅灰色粗—细粒砂岩，浅灰色粉砂岩、灰黑色泥岩及煤层煤线组成的多韵律不等厚含煤地层，产植物化石。

1.2 构造

盆地处于香山—米钵山弧形构造带的西部，以挤压、走滑断裂作用为主，主要有北西向断裂.其倾向为南西、北东的叠瓦状断裂，由数条断裂组成，具有延伸长、规模大、密集分布等特点，次一级断层较为发育.总体表现为张性。

2 沉积环境和聚煤特征

根据岩石的成因标志和宏观沉积特征，延安组为一套河流～湖泊三角洲～内陆湖泊相沉积体系。按其岩性、岩相组合特征及其含煤性等，自下而上可划分为3段（图1）：

（1）延安组第一段（J2y1）

该段自延安组底部至6煤顶界，该岩段中下部为灰白色块状含砾粗砂岩、中厚层状中细粒砂岩、粉砂岩、泥岩夹薄煤层，向上变为灰色、深灰色中薄层细粒砂岩、粉砂岩、中厚至巨厚煤层。本段处于凹凸不平的古地形夷平至三角洲平原阶段，沉积层厚度变化大，故9煤层连续性不好。本段是本组地层中的主要含煤岩段。

图1 延安组地层划分及沉积示意图

该段上部沉积粒度细、颜色深、含煤层多，炭屑、煤屑及黄铁矿含量多，水平层理、波状层理发育，总体处于平原状态，具备了形成厚煤层的良好条件。其沉积层的纵向变化代表了多次抬升与下降。垂向上本岩性段可划分为两个亚旋回：

Ⅰ-1旋回：自延安组底界至9煤层组顶。盆地煤系初始沉积，自延安组最底部的块状含砾中粗粒砂岩开始，向上依次渐变为中厚层状细粒砂岩、具波状及水平层理的粉砂岩、灰黑色泥岩及9煤层。该旋回受古地形控制，连通性差，零星广泛分布，仅在低洼部位沉积了9煤层。该旋回层厚十几米到二十几米，底部比较粗，是下粗上细的短期旋回，反映出湖水进、退积沉积过程。

Ⅰ-1旋回岩相分析：在这个期旋回中沉积了9煤层。9煤层底部沉积了比较厚的粗粒砂岩，是受当时古地形影响，高地剥蚀、低洼填充形成的，没有全区对比性。9煤之后发生大规模的湖侵，古地形不断夷平、填充，盆地不断平坦化，沉积了一些细粒碎屑物，之后又构造抬升，沉积了粗粒砂岩，进入了第2个旋回阶段。

Ⅰ-2旋回：自9煤顶板至6煤层组顶。总体仍为一下粗上细的退积沉积序列，在前期平原发育基础上，地形已趋于平原化，此亚旋回幅度和层厚比上一亚旋回大。

底部为灰白色中、粗粒砂岩夹及细粒石英砂岩，与上一亚旋回顶部岩层呈冲刷接触。发育块状层理及下粗上细的粒序层理。砂岩层由东向西逐渐变厚、粒度变细，发育微斜层理，含黄铁矿、炭屑；砂岩之上为灰色粉砂岩、灰黑色泥岩，粉砂岩多具有微波状层理，泥岩多具水平层理，局部含炭质较高；灰色粉砂岩、灰黑色泥岩之上沉积了8、7、6煤；6煤之上沉积了灰黑色砂质泥岩或粉砂岩，构成了6煤层的顶板，与下一个旋回呈冲刷接触。

Ⅰ-2旋回岩相分析：第二亚旋回砂体在垂向上多具有块状层理，粒序层理。从测井曲线形态上看，曲线形态比较平直，旋回底部有指状突起，河道特征不明显，未见到河流相所具有的大型板状、槽状交错层理，应该是三角洲砂体，属于短距离，快速搬运沉积的扇三角洲沉积相。

该旋回底部普遍沉积了数米至50米余的厚层灰白色中、粗粒石英砂岩。含黄铁矿结核，泥、钙质胶结，多为块状层理或向上变细的粒序层理，与下伏岩层（粉砂岩或泥岩）呈冲刷接触。在沉积中心的深色粉砂岩、灰黑色泥岩多发育波状层理及水平层理，显示了沉积砂体是发育在水动力比较弱的小型滞流水体，浅湖或滞流沼泽中。这些小型滞流水体的沉积受控于湖盆周期性的垂向震荡运动，影响着湖水的进退变迁及沉积环境的几次重复，每次都是由薄层的扇三角洲前缘砂体沉积开始，继而缓慢水进沉积浅湖相粉砂岩和泥岩，之后湖泊淤浅沼泽化，在相对平静的水体环境下，大量植物生长，死亡，堆积，在浅覆水弱还原环境下形成的泥炭层，但是由于沼泽化时间较短，8、7煤层比较薄。6煤层一般厚为3～18米。6煤层组形成环境稳定，地势平缓，所以煤层厚度变化幅度不大，在全区有对比性；6煤层组之上为厚数米的泥岩、粉砂岩，常与下一个旋回呈冲刷接触。

以上沉积古环境的几次重复性构造抬升、沉降，造成了该亚旋回下粗上细的正旋回。基本符合水进型扇三角洲沉积相模式。

（2）延安组第二段（J2y2）

该段自6煤层顶至2煤层顶板，勘查区内由西向东逐渐变厚。下部以灰白色中粗砂岩夹灰、灰黑色泥岩、粉砂岩、细砂岩为主；上部以灰、灰黑色粉砂岩、泥岩夹煤层为主。含编号煤层4层（5、4、3、2煤）。总体仍为一下粗上细的退积沉积序列。垂向上本岩性段可划分为两个亚旋回：

Ⅱ-1旋回：该段自6煤层顶至5煤层顶板，此旋回幅度和层厚相对其他两个亚旋回都较大。底部为灰白色中、粗粒砂岩夹及细粒石英砂岩，与上一亚旋回顶部岩层呈冲刷接触。发育块状层理及下粗上细的粒序层理。砂岩层从东西两侧向中心逐渐变薄、粒度变细，发育微斜层理，含黄铁矿、炭屑；砂岩之上为灰色粉砂岩、灰黑色泥岩，粉砂岩多具有微波状层理，泥岩多具水平层理，局部含炭质较高；沉积中心附近的灰色粉砂岩、灰黑色泥岩之上沉积了5煤；5煤之上沉积了灰黑色砂质泥岩或粉砂岩，构成了5号煤层的顶板，与下一个亚旋回呈冲刷接触。

Ⅱ-1旋回岩相分析：此旋回中沉积了5号煤层。各种粒度的碎屑沉积与上一亚旋回的沉积物差异不大，但其底部砂体层厚度比较厚，沉积规模远比上两个旋回的大，但其向湖盆沉积中心延伸，厚度变小、粒度变细的规律相同。砂体的沉积中心总体有向北迁移的趋势，总的沉积环境的空间位置关系和变化趋势并没有改变，也是由东南侧的扇三角洲前缘的远端砂体沉积向沉积中心的浅湖相过渡。从东南部的底部砂体变厚变粗的趋势看，盆地的南边在此期间有小幅度抬升的迹象，导致沉积中心北移，勘查区东南侧无5煤层沉积。在该旋回底部以分流河道砂体沉积为代表的水进之后，在沉积中心形成了扇三角洲平原，尔后在平稳的环境里浅湖相碎屑对盆地进一步填充、淤浅后，形成了连片的沼泽，为5煤层形成创造了有利条件，但由于沼泽化的静水环境维持的时间比较短，形成的5煤层厚度比较薄。但在沉积中心附近，5煤层比较稳定，结构简单。

Ⅱ-2旋回：5煤层顶至2煤层顶板，总体仍为一下粗上细的退积沉积序列，此亚旋回幅度和层厚相对其他3个旋回都较小。

底部为灰白色中、粗粒砂岩夹及细粒石英砂岩，与上一亚旋回顶部岩层呈冲刷接触。发育块状层理及下粗上细的粒序层理。砂岩之上为灰色粉砂岩、灰黑色泥岩，粉砂岩多具有微波状层理，泥岩多具水平层理，局部含炭质较高；沉积中心附近的灰色粉砂岩、灰黑色泥岩之上连续沉积了4、3、2煤；2煤之上沉积了灰黑色砂质泥岩或粉砂岩，构成了2煤层的顶板，与下一个旋回呈冲刷接触。

Ⅱ-2旋回岩相分析：此旋回中沉积了4、3、2煤。各种粒度的碎屑沉积与上一旋回的沉积物差异不大，但其底部砂体层厚度比较薄，沉积规模远比上两个中期旋回的小得多，但其向湖盆沉积中心延伸，厚度变小、粒度变细的规律相同。勘查区东部无4煤层。在该旋回底部以分流河道砂体沉积为代表的短暂水进之后，在沉积中心形成了扇三角洲平原，尔后在平稳的环境里浅湖相碎屑对盆地进一步填充、淤浅后，形成了连片的沼泽，为4、3、2煤层形成创造了有利条件，由于沼泽化的静水环境维持的时间比较长，形成的4、3、2煤层厚度比较厚，煤层间距较小，结构简单。

（3）延安组第三段（J2y3）

由2煤顶至0煤顶板，该岩段厚度＞101.11m。分布于勘查区北部，南部剥蚀。岩段底部为浅灰色中～粗粒砂岩，向上为灰色粉砂岩、泥岩与中粗粒砂岩互层，粗细碎屑沉积层频繁交替是本岩段主要特点。和第二岩段相比，该段岩石碎屑粒度明显变粗，颜色变浅，有机质含量和炭屑含量也相对减少。

该段总体向上变细。含编号煤层2层，分别为1、0煤。由下到上分两个亚旋回。Ⅲ-1亚旋回砂体沉积不厚，局部沉积了薄煤线，主要由粗粒砂岩、细粒砂岩及薄煤线组成，Ⅲ-2亚旋回主要以粗粒和细粒频繁互层为特征，由冲积相向上过渡为沼泽相，并形成1、0煤。

3 结论

中侏罗世之前,在广大西北地区许多小型山间盆地已具雏形,气候属于内陆亚热带一温带,但是可能普遍地势高差较大,因此在早侏罗世只是少数较低洼地区接受着河流沼泽相沉积,不同程度地有煤生成。进人中侏罗世,水体增加,就是说各个孤立的山间小盆地普遍成了河流湖泽,生成河流沼泽相的含煤沉积,是西北中生代的主要成煤时期。

［1］赵刚,等.宁夏中卫市深井勘查区煤炭普查报告[R].宁夏银川:宁夏回族自治区煤田地质局,2013.

［2］顾其昌.宁夏回族自治区岩石地层[M].武汉:中国地质大学出版社,1996.

［3］杨雨.甘肃省岩石地层[M].武汉:中国地质大学出版社,1996.

［4］李文国.内蒙古自治区岩石地层[M].武汉:中国地质大学出版社,1997.